ما الذي يحدد المقاومة الداخلية للبطاريات
مرحبا ضيوفنا الكرام ومشتركي قناتي. أريد اليوم أن أتحدث عن ظاهرة مثل المقاومة الداخلية للبطاريات وما تعتمد عليه هذه المعلمة. اذا هيا بنا نبدأ.
لنأخذ بطارية ليثيوم أيون ، على سبيل المثال ، عامل الشكل الأكثر شيوعًا 18650 بسعة اسمية 2500 مللي أمبير ، ونشحنها بجهد تشغيل يبلغ 3.7 فولت.
الآن دعنا نربط حمولة على شكل مقاوم 1 أوم لـ 10 واط. ما رأيك في أن التيار سيتدفق في مثل هذا النظام في البداية؟
يمكننا بسهولة حساب هذا التيار وفقًا لقانون أوم
ولكن إذا قمنا بتوصيل مقياس التيار ، فسيختلف التيار الحقيقي عن التيار المحسوب وسيكون مساويًا لـ I = 3.6 A. والسبب على النحو التالي.
المقاومة الداخلية
لذا ، فإن سبب هذا الانحراف يكمن في حقيقة أن داخل أي بطارية تخزين توجد مقاومة داخلية خاصة بها. وفي دائرتنا المصغرة ، بالإضافة إلى المقاوم 1 أوم ، ستكون هناك مقاومة أخرى.
لنتخيل بطاريتنا على شكل قطبين حقيقيين.
لذلك ، وفقًا للمخطط أعلاه ، يكون الجهد 3.7 فولت - لن يكون هذا أكثر من EMF للمصدر.
r هي المقاومة الداخلية للمصدر ، والتي في هذا المثال بالذات ستكون مساوية تقريبًا لـ 0.028 أوم.
إذا قمت في الواقع بقياس الجهد عبر المقاوم المتصل ، فسيكون 3.6 فولت ، مما يعني أن الجهد المنخفض عبر المقاومة الداخلية للبطارية كان 0.1 فولت.
اتضح أنه وفقًا لقانون أوم نفسه ، بجهد 3.6 فولت ومقاومة 1 أوم ، سيكون التيار 3.6 أمبير.
وبما أن دارتنا متسلسلة ، فإن تيارًا مشابهًا سيتدفق عبر المقاومة الداخلية ، مما يعني أنه من خلال الحسابات البسيطة نحصل على أن المقاومة الداخلية تساوي
الآن دعنا نتعرف على المعلمات التي تعتمد عليها هذه المقاومة الداخلية وما إذا كانت قيمتها ثابتة.
ما هي المعلمات التي تحدد المقاومة الداخلية للمصدر
لذلك ، في الواقع ، المقاومة الداخلية لأنواع مختلفة من البطاريات لها معاني مختلفة تمامًا. إنه يتغير بنشاط ، وتعتمد هذه التغييرات على المعلمات التالية:
- مقدار التيار.
- قدرة البطارية.
- من الشحن الكامل للبطارية.
- درجة حرارة البطارية بالكهرباء.
لذلك يوجد مثل هذا النمط: كلما زاد تيار الحمل ، انخفضت المقاومة الداخلية. هذا يرجع إلى عملية إعادة توزيع الشحنة داخل الإلكتروليت.
نظرًا لأن قوة التيار كبيرة ، فهذا يعني أن معدل نقل الشحنات بواسطة الأيونات من القطب إلى القطب الكهربائي مرتفع ، وهذا ممكن مع مقاومة منخفضة.
القوة الحالية أقل - لا تنقل الأيونات الشحنة بنفس النشاط. هذا يعني أن المقاومة الداخلية ستكون كبيرة.
تحتوي البطاريات ذات السعة الكبيرة على عدد أكبر من الأقطاب الكهربائية ، مما يشير بدوره إلى أن عملية تفاعل الأقطاب الكهربائية مع الإلكتروليت أكثر شمولاً. هذا يعني أن عددًا أكبر بكثير من الأيونات يدخل في وقت واحد في عملية نقل الشحنة.
هذا يزيد من القوة الحالية ويقلل من المقاومة الداخلية.
الآن دعنا نتحدث عن العامل المهم التالي - درجة الحرارة.
بضع كلمات حول نظام درجة الحرارة وشحن البطارية
تم تصميم كل بطارية لنطاق درجة حرارة تشغيل محددة. في الوقت نفسه ، تختلف درجة الحرارة باختلاف الشركات المصنعة.
لكن في الوقت نفسه ، يعمل الانتظام التالي: كلما ارتفعت درجة حرارة الإلكتروليت ، زاد معدل التفاعل فيه ، وبالتالي انخفضت المقاومة الداخلية.
تعتمد البطاريات الحديثة بشكل خطي تقريبًا على المقاومة الداخلية لدرجة الحرارة.
لكن في الوقت نفسه ، لا يمكن أن ترتفع درجة الحرارة إلى أجل غير مسمى وبدون عواقب. إذا استمر التفاعل بعنف ، فإن التطور النشط للأكسجين في الإلكتروليت (نتيجة لتفكك الأنود) يمكن أن يؤدي إلى نشوب حريق.
لهذا السبب ، تتمتع جميع البطاريات الحديثة بحماية من الحرارة الزائدة.
في عملية التخلي عن شحن البطارية ، تبدأ قدرتها في الانخفاض نتيجة حقيقة أن الأيونات الأقل شحنة تظل متورطة في تفاعل إعادة توزيع الشحنة.
وبالتالي ينخفض التيار بينما تزداد المقاومة الداخلية على العكس. لذلك ، فإن ما يلي صحيح: كلما زادت شحن البطارية ، انخفضت مقاومتها الداخلية.
هذا كل ما أردت قوله عن المقاومة الداخلية للبطاريات والعوامل التي تؤثر عليها.
إذا أعجبك المقال ، فرفع إبهامك واشترك! شكرا على القراءة حتى النهاية!